旋冲钻井技术在内蒙古意1井的应用

为了提高内蒙古意1井3000 m以深下部井段机械钻速,采用了射流冲击器旋冲钻井提速技术。根据地层岩性特点,通过冲击器台架性能测试,优选出了冲击器的冲击功及冲击频率,确定了旋冲钻井参数。射流冲击器配合牙轮钻头应用井段为3675～3817 m,通过合理确定水力参数及冲击器的性能参数,取得了预期的提速效果,达到了提速增效的目的。冲击器纯钻共计185 h,总进尺142 m,采用旋冲钻井技术,在相同地层及钻头条件下,旋冲钻井2趟钻进进尺较以前转盘钻进4趟钻进进尺多10 m,提高机械钻速达42％,为白音查干区块钻井提供了一项新的技术手段。     

复合式扭力冲击器在坚硬地层中的应用

近年来我国油田开发以深井、超深井为主,存在钻井成本高、机械钻速慢等问题,PDC钻头的黏滑效应是导致这些问题的主要原因,为此,研制出一种新型钻井提速工具——复合式扭力冲击器。工具内部独特的流道结构可以将钻井液的流体能量转换成高频的、周期性的扭转和轴向冲击力,抑制PDC钻头的黏滑效应,使钻头由单一持续的扭转冲击破岩转变为扭转和轴向冲击相结合破岩。复合式扭力冲击器在吉林油田J1井(营城组营四段)和J2井(营城组营一段)进行了现场试验。现场试验结果表明,复合式扭力冲击器能有效保护钻头,在较硬地层中提速效果更明显。     

古城7井工程钻井设计优化与钻井实践

古城7井是大庆油田塔东区块的首钻井,为了增加钻井成功率以及缩短钻井周期和钻井成本,在工程设计中的井身结构、钻具组合、钻头优选和扭力冲击器配合PDC钻头使用上,进行了大量的计算、统计分析和筛选,在实钻中钻速得到了大幅提高,平均机械钻速为4．68m／h,比古城6井平均机械钻速3．01m／h提高了55．48％,钻井周期大幅缩短,完钻周期为152．44d,按同开次同井深与古城6井相比,缩短了86．8d。实践证明,古称7井工程设计符合塔东区块的地质情况,能够大幅地提高钻速,缩短周期和钻井成本,为加快勘探开发步伐打下了坚实的基础。     

彭州气田PZ115井钻井提速配套技术

为解决龙门山前彭州气田钻井中上部地层气体钻井提速技术受限、易井斜,中部须家河组与小塘子组地层研磨性强、可钻性差,下部雷口坡组地层较破碎、易阻卡、易漏,以及机械钻速低、钻井周期长等难题,通过分析龙门山前彭州气田地质资料和地层特点,在PZ115井中开展了优化井身结构、水力加压器、垂直钻井技术、PDC钻头优选技术、高效钻井液技术、扭力冲击器等钻井提速配套技术的研究与运用,实现了安全快速钻井,平均机械钻速2.62 m/h,钻井周期265.75 d,与区块前期钻井周期最短井YS1井相比,钻井深度增加454 m,平均机械钻速提高24.17%,钻井周期减少了17.42 d,创川西地区雷四段气藏为目的井中钻深最深和钻井周期最短纪录。研究结果表明,PZ115井钻井提速配套技术可为彭州气田后续钻井提速增效提供借鉴。     

隆平1井钻井设计与施工

隆平1井是大庆油田首口在沉积盆地基底层施工的水平井,设计斜深4532.72 m（垂深3111.50 m）,勘探钻井目的是为了探索通过水平井大幅度提高古中央隆起带基岩风化壳储层天然气产能。针对该井在钻井过程中可能遇到的难点与风险,进行了井身结构优化设计、井眼轨道优化设计、钻井参数优化、钻头优选及配套提速试验等。实钻情况表明,该井全井平均机械钻速5.15 m/h,相比设计钻速提高45.89%,现场施工提速效果明显,为探索该区域基底构造提供了宝贵的经验。     

大庆油田古龙1井气体钻井应用实践

古龙1井是大庆油田2008年完钻最深的一口天然气探井,在三开Φ311.2 mm井眼进行了空气/雾化钻井实践。针对实际钻进中存在的问题,对比分析了几种不同介质气体钻井方式在松辽盆地泉二段以下的应用情况,并优选了合适的钻进方式。实钻结果表明,该井创造了大庆油田松辽盆地有史以来Φ311.2 mm井段空气钻进至井深4301.05 m,井段最深、温度最高的记录,在井壁失稳、持续出水的情况下,克服重重困难,空气、雾化钻进了1196.05 m,平均机械钻速7.9 m/h,单只钻头最高进尺达到了552.86 m。     

古深3井非目的层井段气体钻井设计与实践

古深3井是部署在松辽盆地西部断陷区古龙断陷敖南凹陷的一口风险预探井,目的层为营城组,在3180～4460 m非目的层井段实施气体钻井,层位为泉一段～登一段,总进尺1208.72 m。通过地层出水预测,结合气体钻井的特点,对井身结构设计、钻具组合设计、钻头及参数优选以及注气排量设计等进行了优化设计,同时优化钻井工艺,采用气液转换,机械钻速达6.36 m/h,比邻井古深1井同层位常规钻井平均机械钻速1.40 m/h提高了4.54倍,缩短了钻进周期43.56天,提速效果明显。同时创造了气体钻井单只钻头进尺674.87 m和单只钻头使用时间101.88 h的新纪录。     

大港油田优快钻井配套技术研究

大港油田深井、超深井提速困难主要是由于馆陶组厚层底砾岩和沙河街组致密泥岩的岩石可钻性差、深部油气藏存在异常高温、高压现象,且钻井液具有高密度和高粘度的特点。为探索适合大港油田的深井、超深井优快钻井配套技术,结合滨深24-5-27井的钻井实例展开了研究。通过优选钻井液体系、应用精细控压钻井技术,以及高效PDC钻头+螺杆马达复合钻井技术,实现该井完钻井深4510 m,钻井周期36天,全井平均机械钻速为11.56 m/h的快速钻井效果。研究结果表明,该井钻井周期的缩短主要得益于全井机械钻速的提高,以及生产组织的有序衔接和保证。相对所在区块的历史指标井,该井机械钻速提高15.27%,二开和三开的生产组织时间缩短31.68%,钻井周期缩短18.78%。该优快配套钻井技术可为大港油田高效开发深部油气藏提供工程技术保障。     

川东北分水岭构造须家河组钻井提速技术研究与应用

针对川东北分水岭构造须家河组地层段机械钻速慢的钻井难题,开展了提速技术研究。首先通过工程地质特征分析,获取了须家河组地层矿物组分含量和岩石力学参数,并有针对性地提出提速技术思路和提速手段。从分3井现场应用效果看,气体钻井技术、螺杆钻具+混合钻头以及扭冲工具+混合钻头钻井技术均取得不同程度的提速效果,其中气体钻井技术平均机械钻速最高,达到4.78 m/h,与同井采用常规泥浆钻井相比提高4.49倍。     

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明：同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。     

唐山马头营干热岩M-2井钻井工艺

M-2井为马头营干热岩开采试验井组的采出井,为解决M-2井在钻进过程中新生界地层坍塌、钻头泥包、太古界花岗岩地层钻进效率低、溢流、掉块以及高温钻井液等施工难点,进行了钻井关键技术研究。通过增加钻井液比重、降低滤失量、提高黏度,维护了新生界井壁稳定性; 采用双泵大排量、转盘高转速旋转,解决了钻遇新近系钻头泥包问题。在井深3 880 m处,通过提高泥浆比重,并加入随钻堵漏剂,有效遏制了溢流、大消耗和掉块; 通过改进耐高温钻井液,提高了泥浆的流变性,降低了摩阻和转盘扭矩,保障了M-2井的顺利完井。通过更改钻具组合,采用大螺杆、大钻压、大排量、粗径钻具,使M-2井在太古界变质花岗岩地层中平均钻速达到2.46 m/h,比M-1井同地层纯钻速提高了69.7%,降低了钻探成本。旋锤机配合金刚石复合片(polycrystaline diamond compucts,PDC)钻头提速实验,证明了该方法可有效提高钻进效率,但变质花岗岩地层较硬、研磨性强,PDC片易崩坏,钻头性能仍有待改进。相比而言,采用ϕ203 mm螺杆+牙轮钻头钻进整体效益更高,可作为后续施工中的优选方案。     

地面救援车载钻机的研制

矿山发生事故导致人员被困井下时,通过地面钻孔进行救援是一种有效的手段。救援车载钻机可适应多种钻进工艺,具有地层适应性广、机动性高、事故处理能力强等优点,是矿山事故救援的理想机型。鉴于国产车载钻机在生命保障孔及大直径救援井施工中存在的不足,研制了ZMK5550TZJF50/120型车载钻机,开发了适应多种工艺的大能力动力头,采用大通孔主轴、大通径冲管、气举反循环气管安设接口等设计,转速转矩调节范围宽,可满足多种钻进工艺,实测最大转矩51350 N·m,具备施工大直径钻孔和处理事故能力;设计了油缸?钢丝绳伸缩式桅杆给进装置,实现长工作行程14 m,短运输尺寸13.6 m,实测最大起拔力1205 kN,具备孔内事故强力解卡的能力。将动力及电液控制系统集成至动力泵站,为车载钻机、钻杆输送系统、井口平台提供动力源和控制源,分体式布局解决了钻进能力提升与整机质量尺寸间的矛盾,满足道路运输要求,能充分发挥钻机的高机动性。为提高起下钻效率、机械化程度,减少工人数量并降低劳动强度,研制了钻具自动加卸系统,通过HG2-01型换杆装置、液压提引装置、自动拧卸装置协同作业,实现起下钻具效率小于3 min/根。钻机在宁夏梅花井矿完成了直径830 mm、深度624.1 m救援井的施工,平均机械钻速3.1 m/h,透巷井深654.1 m,具备600 m深度的钻孔救援能力,为我国矿山灾害救援提供了装备保障。      

普光气田超深井钻井技术的进步与思考

普光气田是中国石化已成功开发的一个大型整装海相气田。对普光气田超深井钻井实践进行了全面的总结,将其划分为3个阶段：探索阶段、发展阶段和气体钻井阶段,机械钻速由探索阶段的0.99 m/h提高到发展阶段的1.70 m/h,再提高到气体钻井阶段的2.61 m/h,提速效果十分显著。并对加快中国石化超深井钻井技术的进步提出了一些建议。     

钻参仪参数检测原理及传感器选型安装

深部和外围找矿工作的不断发展,需要研制出新型深孔钻机及其配套的钻探参数监测系统。全液压动力头岩心钻机将是未来深部钻探的主力钻机,CUG-2钻参仪是中国地质大学研制的与2000 m全液压动力头岩心钻机配套的钻探参数监测系统。介绍了CUG-2钻参仪的设计特点和检测参数,重点介绍了与常规转盘式、立轴式钻机不同的参数检测原理及其传感器选型安装,包括孔深、钻速、扭矩、功率和出口流量等。     

ZMK5530TZJ100型车载钻机的试验研究

车载钻机可满足多种钻进工艺施工,具有钻进效率高、事故处理能力强、机动灵活和操作简单等优点,主要用于地面煤层气抽采井的施工。为检验ZMK5530TZJ100型车载钻机的性能,在山西晋城进行了实钻验证,完成了一口终孔直径171.50 mm、井深1 675.39 m的水平定向煤层气抽采井。施工过程中,采用了空气潜孔锤、泥浆正循环、孔底马达定向钻进等不同的工艺,检验了钻机对工艺的适应性;潜孔锤最高钻速达32 m/h,泥浆循环最高钻速达11.2 m/h,钻进速度快;设置的多种电液联动保护功能,避免了因误操作造成的机构损坏;试验中未发生任何机械故障并成功处理一次卡钻事故,该钻机为地面煤层气抽采井施工提供了一款实用装备。      

ADM6-4H井四开水平段钻井液技术

ADM6-4H井是AHDEB油田使用常规随钻测量仪器（MWD）和螺杆动力钻具组合完成的一口水平段长度1500 m、最大水平位移1915.17 m的6 in小井眼大位移水平井,也是AHDEB油田目前水平位移最大的一口水平井。该井四开水平段钻进使用聚磺混油钻井液体系,在携砂、井眼稳定和润滑减阻等方面效果突出。四开水平段钻速快,钻进扭矩小,钻井液性能稳定,无井壁失稳,无漏失,无卡钻,无托压,其经验技术值得借鉴。     

钻孔多参量指标预测冲击地压危险性的试验研究

为准确预测预报冲击地压危险性,提出一种通过监测钻孔过程中钻杆推力、钻杆扭矩与钻屑量等钻孔多参量指标变化规律来预测冲击危险性的方法。利用自主研制的钻孔多参量一体化测试装置,在实验环境下对不同煤体应力状态下的多参量指标进行测试分析,发现钻杆扭矩与钻屑量均随着煤体应力的增大而增大,钻杆推力随着钻进时间的增加呈现先增大再减小,并出现波谷随后增大最后减小的规律。在相同钻机及钻具条件下,进行井下原位钻孔试验,结果表明:随着钻进深度增大,钻杆扭矩与钻屑量变化规律呈现较好一致性,在5 m深度前均先增大随后减小;钻杆推力在1~4 m内呈上升趋势,在5 m处下降至波谷位置,随后推力值再次上升,最后呈稳定趋势。对此区域应力分布带情况进行划分,可确定应力峰值点大致在孔深5 m处,并利用SPSS数据分析软件初步确定此试验点钻杆推力临界指标为7.5 kN,钻杆扭矩临界指标为50.0 N·m。研究结果可为冲击地压等煤矿动力灾害危险性的预测预报提供理论基础与工程指导。      

永城矿区煤矿排水钻孔施工技术

永城矿区某矿排水钻孔设计孔深584．1m,因钻孔与地下巷道平面位置相距仅15m,因此要求钻孔偏斜在表土层不大于0.3％,基岩段不大于0.5％。施工中选用稳定性好、扭矩力大的TSJ-2000型工程钻机,并配置850／5型泥浆泵进行钻井作业,钻进过程中严格控制钻进参数,并采取不同措施防止钻孔偏斜。井管加工严格执行技术标准,并在准备工作充分的情况下,一次安放到位。采用向管内连续注入泥浆,通过管底凡尔返到管外的方法进行井管壁外注浆。在注浆作业完成后72h．排除管内泥浆,完成排水钻孔施工。     

PDC钻头在寺河煤矿瓦斯预抽放钻井中的应用

在寺河矿区一期瓦斯地面预抽放钻井施工中，使用传统的镶齿三牙轮钻头钻进，钻进速度低，仅为2.0m／h，且井斜不易控制、钻头寿命短、成本较高。通过对寺河煤矿地层特征的分析，在二期工程施工中，9#煤以上地层优选六翼内凹式PDC钻头钻进，采取一定技术措施并合理调整钻压、转速及泵量等钻进参数，钻速可达7．0m/h，井斜也得到有效控制，降低了钻井成本。